Как синхронизировать генератор в электросети?

Я предварю этот ответ, сказав, что в настоящее время у меня нет практического опыта в области производства электроэнергии . Следующие комментарии взяты из историй, которые я слышал, и документов, которые я читал. Вы не должны полагаться на эту информацию при выполнении серьезной инженерной работы .

С этим отказом от ответственности...

Ответ на вопрос «как синхронизировать блок с другим блоком или с сеткой» зависит от размера и типа блока.

Вы ничего не указали о типе или размере единиц, которые вы хотите синхронизировать. Вы также не упомянули, какие аспекты вы хотели объяснить (аппаратное обеспечение? алгоритмы управления? нормативные требования?). Поэтому я дам очень общий обзор высокого уровня с некоторыми другими вещами, добавленными для общего интереса.

В Руководстве пользователя по подключению генераторов мощностью до 10 МВт к системе распределения Western Power SWIN рассматриваются некоторые требования для подключения небольших генераторов (до 10 МВт) к (австралийской) South West Interconnected Network. В нем не столько говорится о синхронизации, сколько о необходимых схемах защиты и управления.

Малые блоки < 1 МВт

Для небольших бытовых или коммерческих дизель-генераторов они обычно устанавливаются с переключателем. Передаточный переключатель заблокирован, чтобы генератор не мог работать параллельно с сетью.

Для солнечных инверторов, которые работают параллельно с сетью, они должны быть установлены с обнаружением потери сети. Это предотвращает обратную подачу энергии солнечным инвертором в обесточившуюся сеть, что может поставить под угрозу людей, пытающихся починить сеть.

Средние блоки - 1 МВт - 10 МВт

Синхронизация осуществляется автосинхронизатором. Это смотрит на напряжение и разность фаз между устройством и сетью. Он выводит управляющие сигналы, которые изменяют скорость устройства, фазовый угол и напряжение до тех пор, пока они не будут синхронизированы.

Скорость и фазовый угол изменяются путем управления дроссельной заслонкой устройства (он же «регулятор», «автоматический контроллер генератора»). Напряжение регулируется путем управления автоматическим регулятором напряжения устройства (AVR).

Отдельно используется реле проверки синхронизации (ANSI 25). Реле проверки синхронизации не позволяет блоку закрываться вне синхронизации.

Несинхронное закрытие вызывает серьезные электрические и механические нагрузки, и его следует избегать. Поэтому функция проверки синхронизации спроектирована как функция защиты «высокой надежности» с минимальным количеством движущихся частей.

Блоки среднего размера, подключенные к сети, также обычно оснащены какой-либо защитой от изолирования. Опять же, это сделано для предотвращения обратного возбуждения мертвой сетки. Обычными схемами защиты для этого являются «скорость изменения частоты» и «сдвиг вектора напряжения».

Крупные блоки - электростанции - 40 МВт+

Большие агрегаты на электростанциях имеют синхронизатор и реле проверки синхронизма, как указано выше.

Кроме того, их частота может быть преднамеренно отрегулирована, чтобы поддерживать частоту и фазу сетки в соответствии с эталоном атомных часов.

Защита от изолирования, когда блок отключается от сети, не столько проблема, сколько электростанция является сетью. Главной проблемой является повреждение блока из-за переходных процессов нагрузки — либо внезапного отключения, либо добавления нагрузки. Защита от повышения и понижения частоты является одним из средств обнаружения этих состояний. Кроме того, используются безотказные механические защиты (например, механическое превышение скорости, низкий/высокий уровень в барабане котла).

Наконец-то -

Я искал на YouTube практические руководства, но не нашел полезной информации. У кого-нибудь есть?

Инструкций по настройке автосинхронизатора или реле проверки синхронизации вы не найдете на Youtube.

Предполагается, что такие устройства должны проектироваться и устанавливаться квалифицированными инженерами-электриками, которые обычно не смотрят видео на Youtube в поисках профессиональных советов.

Информацию, скорее всего, можно найти в технических руководствах для каждой части генераторной установки. Я предполагаю, что вам придется прочитать руководства для генератора, контроллера генератора, автоматического регулятора напряжения, синхронизатора и реле проверки синхронизации. Прочитав каждый из этих документов, вы сможете понять необходимое оборудование и конфигурацию.

Практически все инверторы солнечных/ветровых/топливных элементов используют программную схему фазовой автоподстройки частоты. Я разработал ряд таких преобразователей, как однофазных, так и трехфазных.

PLL определяет частоту сетки и угол. Затем ваш преобразователь мощности использует данные для получения соответствующего количества активной, а иногда и реактивной мощности.

Хорошей отправной точкой для вас является здесь ( Проектирование программного обеспечения фазовой автоподстройки частоты с использованием микроконтроллеров C2000™ для однофазного инвертора, подключенного к сети): http://www.ti.com/lit/an/sprabt3/sprabt3.pdf

Обратите внимание, что все инверторы являются источниками тока.

Кстати. сеть является жестким источником напряжения, поэтому вы не захотите подключать к ней генератор напрямую. Генераторы, используемые в домах, имеют автоматический переключатель, который можно использовать для подключения критических нагрузок дома либо к сети, либо к генератору.

Я сделал это с несколькими установленными на грузовиках машинами мощностью 500 кВА на фестивальной площадке еще в тот день, если что-то вроде этого:

Установите напряжение холостого хода двух машин так, чтобы оно было в пределах вольта или около того. Установите скорость холостого хода двух машин в пределах 1/4 Гц или около того. Установите процент спада для полной нагрузки таким образом, чтобы, когда обе машины работают с полной нагрузкой, спад напряжения был одинаковым (важно для распределения реактивной мощности).

Включите одну машину на шины (в этот момент шина все еще отключена от нагрузки).

У вас есть две лампочки, последовательно подключенные между каждой из пар L1, L2 и L3 от двух машин, они будут мигать, когда две машины скользят по фазе и не совпадают, синхронометр лучше, но лампочки более доступны.

Вы настраиваете дроссельную заслонку на одной машине, чтобы сделать скорости почти одинаковыми (индикаторы будут мигать медленнее по мере приближения к скорости синхронизации), затем, когда свет погаснет, вы нажимаете переключатель, переводя другую машину в автобус (умный вариант с дроссельной заслонкой — это водонагреватель, который можно использовать, чтобы немного снизить нагрузку на одну машину, и переключатель, менее раздражающий, чем кусок дерева, нажимающий на маховик).

Теперь обе машины будут работать с одинаковой скоростью (при необходимости с двигателем). Убедитесь, что циркулирующие токи малы (если это не так, вы неправильно установили напряжение холостого хода).

Замкните выключатель нагрузки.

Если вы правильно настроили статизм, то две машины будут делить нагрузку пропорционально их номиналам.

Стоит добавить реле обратной мощности, чтобы отключить машину, которая перестает генерировать из-за проблем с топливом или механическими проблемами, но вам может потребоваться обойти его на секунду или около того при включении машины, поскольку они будут рыскать, пока полностью не синхронизируют оба. скорость и фаза.

Гастрольный цирк в бывшем советском квартале сразу после падения стены запомнился импровизированной инженерной техникой.

Я бы не стал пробовать это с однофазным комплектом, и это больше проблем, чем стоит с меньшими машинами.